Partially Filled Pipe (IL)

Труба с переменным объемом жидкости в сети изотермической жидкости.

Тип: EngeeFluids.IsothermalLiquid.Pipes.PartiallyFilled

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Fluids/Isothermal Liquid/Pipes & Fittings/Partially Filled Pipe (IL)

Описание

Блок Partially Filled Pipe (IL) моделирует трубу с возможностью варьировать уровень жидкости внутри. Труба также может стать полностью пустой во время моделирования.

Помимо портов изотермической жидкости A и B, блок имеет входной порт AL, на который получает значение уровня жидкости в виде скаляра от подключенных блоков. Если значение на порту AL больше нуля, то порт A погружается в жидкость. Если значение на AL меньше или равно нулю, то порт открыт. Уровень жидкости в трубе передается в виде скаляра на подключенные блоки через порт L.

Порт A всегда выше, чем порт B. Если порт A становится открытым, то труба может быть заполнена через порт B. Когда жидкость поступает в трубу через порт B, массовый расход через порт A равен 0 до тех пор, пока труба не будет полностью заполнена, и тогда .

Блок Partially Filled Pipe (IL) можно использовать вместе с блоком Резервуар (ИЖ), когда ожидается, что уровень жидкости опустится ниже входного отверстия цистерны. Несколько блоков Partially Filled Pipe (IL) также могут быть соединены последовательно или параллельно. При этом стоит учитывать, что труба может быть заполнена только через порт B. Поэтому, если порт A одного блока в параллельной конфигурации окажется открытым, то заполнить эту трубу будет невозможно, если через порт B не будет возможности заполнить трубу.

Потеря давления в трубе

Перепад давления в трубе, , включает в себя потери из-за трения о стенки и разницу гидростатического давления между высотой поверхности жидкости и высотой жидкости в порту A:

Потери на трение зависят от режима течения в трубе. Если поток ламинарный, то потери на трение составляют:

где

— кинематическая вязкость жидкости;
— значение параметра Laminar friction constant for Darcy friction factor;
— сумма длины трубы и значения Aggregate equivalent length of local resistances, пропорциональная уровню заполнения трубы: ;
, — уровень жидкости и значение параметра Elevation drop from port A to port B соответственно;
— гидравлический диаметр трубы. Если сечение трубы не круглое, то гидравлический диаметр равен эквивалентному круглому диаметру.

Если поток турбулентный, потери на трение составляют:

где — коэффициент трения Дарси для турбулентного течения, который определяется эмпирическим уравнением Хааланда:

где — значение параметра Internal surface absolute roughness.

Число Рейнольдса зависит от массового расхода в порту B и гидравлического диаметра трубы.

Разница гидростатического давления составляет

Массовый расход

Расход в трубе определяется внутренним уровнем жидкости и условиями в порту B. Труба может быть заполнена или пуста в B, если вся труба частично пуста. Если труба полностью заполнена, то , и масса сохраняется:

Масса жидкости в трубе определяется относительным уровнем заполнения трубы:

Предположения и ограничения

Этот блок не учитывает динамическую сжимаемость или инерцию жидкости, а также не моделирует динамику воздуха (или второй жидкости) в трубе.

Порты

Ненаправленные

# A — входное или выходное отверстие
изотермическая жидкость

Details

Входное или выходное отверстие для жидкости в трубе. Порт A всегда находится выше, чем порт B. Когда порт A погружен в жидкость: . Когда порт A открыт: .

Имя для программного использования

inlet

# B — входное или выходное отверстие
изотермическая жидкость

Details

Входное или выходное отверстие для жидкости в трубе. Порт A всегда находится выше, чем порт B. Когда порт A погружен в жидкость: . Когда порт A открыт, любой поток в порт B или из него изменяет уровень жидкости в трубе. Пустая или частично пустая труба может быть заполнена только через порт B.

Имя для программного использования

outlet

Вход

# AL — относительный уровень жидкости в подключенном блоке, м
скаляр

Details

Относительный уровень жидкости в подключенном блоке в м, заданный в виде скаляра. Если значение на порту AL положительное, то конец трубы погружен в жидкость. В противном случае порт открыт.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# L — уровень жидкости в трубе, м
скаляр

Details

Уровень жидкости в трубе в м, возвращенный в виде скаляра.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Geometry

# Pipe length — длина трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Длина трубы.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`5.0 m`
Имя для программного использования	`pipe_length`
Вычисляемый	Да

# Cross-sectional area — площадь поперечного сечения отверстия
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

Площадь поперечного сечения отверстия трубы.

Единицы измерения	`m^2` \| `cm^2` \| `ft^2` \| `in^2` \| `km^2` \| `mi^2` \| `mm^2` \| `um^2` \| `yd^2`
Значение по умолчанию	`0.01 m^2`
Имя для программного использования	`area`
Вычисляемый	Да

# Hydraulic diameter — гидравлический диаметр
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Гидравлический диаметр, используемый при расчете числа Рейнольдса в трубе. Для некруглых труб гидравлический диаметр — это диаметр эквивалентной цилиндрической трубы с такой же площадью поперечного сечения. Для круглых труб гидравлический диаметр и диаметр трубы одинаковы.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`0.1128 m`
Имя для программного использования	`hydraulic_diameter`
Вычисляемый	Да

# Elevation drop from port A to port B — высота подъема трубы между портами A и B
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Изменение высоты трубы по вертикали. Порт A всегда выше, чем порт B.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`5.0 m`
Имя для программного использования	`elevation_drop`
Вычисляемый	Да

# Initial liquid level — начальный уровень жидкости
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Уровень жидкости в трубе в начале симуляции.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`5.0 m`
Имя для программного использования	`level_start`
Вычисляемый	Да

# Liquid level below zero — уведомление об отсутствии жидкости в трубе
None | Error

Details

Нужно ли уведомлять, если в трубе нет жидкости. Установите для этого параметра значение None, если вы не хотите получать сообщение об ошибке в случае отсутствия жидкости в трубе. Установите значение Error, если вы хотите, чтобы симуляция останавливалась, когда это происходит.

Значения	`None` \| `Error`
Значение по умолчанию	`Error`
Имя для программного использования	`zero_level_assert_action`
Вычисляемый	Да

# Gravitational acceleration — ускорение свободного падения
gee | m/s^2 | cm/s^2 | ft/s^2 | in/s^2 | km/s^2 | mi/s^2 | mm/s^2

Details

Постоянное ускорение свободного падения.

Единицы измерения	`gee` \| `m/s^2` \| `cm/s^2` \| `ft/s^2` \| `in/s^2` \| `km/s^2` \| `mi/s^2` \| `mm/s^2`
Значение по умолчанию	`9.81 m/s^2`
Имя для программного использования	`g_const`
Вычисляемый	Да

Friction

# Aggregate equivalent length of local resistances — длина трубы для расчета эквивалентных потерь
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Длина трубы, которая приведет к эквивалентным гидравлическим потерям, как и труба с изгибами, изменениями площади или другими неоднородными характеристиками.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`1.0 m`
Имя для программного использования	`length_add`
Вычисляемый	Да

# Internal surface absolute roughness — шероховатость стенок трубы
m | cm | ft | in | km | mi | mm | um | yd

Details

Абсолютная шероховатость стенок трубы. Этот параметр используется для определения коэффициента трения Дарси, который вносит вклад в потерю давления в трубе.

Единицы измерения	`m` \| `cm` \| `ft` \| `in` \| `km` \| `mi` \| `mm` \| `um` \| `yd`
Значение по умолчанию	`1.5e-5 m`
Имя для программного использования	`roughness`
Вычисляемый	Да

# Laminar flow upper Reynolds number limit — верхний предел числа Рейнольдса в ламинарном режиме течения

Details

Верхний предел числа Рейнольдса в ламинарном режиме течения. За этим числом режим течения становится переходным, приближается к турбулентному режиму и становится полностью турбулентным на уровне Turbulent flow lower Reynolds number limit.

Значение по умолчанию	`2000.0`
Имя для программного использования	`Re_laminar`
Вычисляемый	Да

# Turbulent flow lower Reynolds number limit — нижний предел числа Рейнольдса в турбулентном режиме течения

Details

Предельное нижнее значение числа Рейнольдса в турбулентном режиме течения. Ниже этого числа режим течения является переходным, приближается к ламинарному и становится полностью ламинарным на уровне Laminar flow upper Reynolds number limit.

Значение по умолчанию	`4000.0`
Имя для программного использования	`Re_turbulent`
Вычисляемый	Да

# Laminar friction constant for Darcy friction factor — коэффициент потерь для расчета местных сопротивлений (коэффициента Дарси) при ламинарном режиме течения

Details

Коэффициент потерь для расчета коэффициента Дарси при ламинарном режиме течения. Коэффициент трения Дарси учитывает вклад пристенного трения в расчеты потерь давления.

Значение по умолчанию	`64.0`
Имя для программного использования	`shape_factor`
Вычисляемый	Да